Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №7

Внимание! Образец для сжигания надо удалить от готовых смесей и реактивов минимум на 2 метра (я бы посоветовал всем начинающим пиротехникам особо обратить внимание на расстояние от места испытания до места хранения общей смеси. Поскольку эта основная ошибка новичка, и связанные с этим, ремонт квартиры и посещение больницы. Советую при экспериментах всегда держать наготове ведро воды.). Образец лучше поместить в хорошо проветриваемое место или под тягу. Рядом не должно быть горючих предметов (ваты, бумаги, тряпок)!

Медленно поднося сверху горящую спичку, подожгите смесь. Точно так подожгите такую же кучку смеси с уротропином. Затем возьмите по 0,5 г каждой из смесей и тщательно их перемешайте. А теперь попробуйте поджечь кучку "гибридной" смеси. В своем лабораторном журнале запишите составы смесей и характер их горения. Оставшиеся смеси высыпьте в банки с этикетками.

Внимание! У вас должно стать привычкой, что банки с пиротехническими смесями надо немедленно надписывать, причем не условными шифрами. Лучше наклеивать этикетки, где указан полный состав и дата изготовления.

Если вы растерли исходные смеси достаточно тщательно, то смесь с углем сгорела быстро, хотя и с трудом загорелась; в смеси с уротропином сначала мог загореться уротропин и даже почти весь сгореть до начала совместного горения с селитрой (слабое мало окрашенное пламя). "Гибридная" смесь загорелась легко и сгорела довольно быстро, хотя медленнее, чем смесь с углем. Теперь подумайте — какая может быть связь между экспериментами 1 и 2? От чего зависит способность смеси воспламеняться и скорость горения? Наши эксперименты показали, что основные реакции горения пиротехнических смесей протекают не в твердой, а в газовой фазе. Чтобы поджечь смесь селитры с углем, вам понадобилось сначала расплавить селитру. При этом в газокапельном слое над твердой смесью, образованном продуктами сгорания, жидкими микрокаплями оксида, нитрата и нитрита калия, идет быстрая реакция. А вот смесь с легко сублимирующимся уротропином загорается гораздо легче, но значительная часть тепла реакции расходуется на возгонку горючего — селитра плохо прогревается и медленно разлагается. Много тепла уносят и пары воды. "Гибридная" смесь сочетает легкость загорания уротропина и высокую теплоту горения углерода, поэтому горит достаточно быстро.

Общие выводы: реакция горения пиротехнической смеси обычно начинается в газовой или жидкой фазе; горение происходит в газовом или газокапельном слое у поверхности твердой смеси; скорость горения смеси определяется сочетанием процессов плавления, испарения, выделения тепла в зоне реакции, расходованием его на фазовые переходы и уносом энергии продуктами с высокой теплоемкостью (вода).

ЗАНЯТИЕ № 4

Попробуем разобраться, как влияют на скорость горения пиротехнических смесей различные физические факторы.

Эксперименты, в которых изменяли внешние газовые давления, показали, что скорость горения пиросмесей может довольно сильно зависеть от давления — с его увеличением все смеси горят быстрее. В то же время, если уменьшить давление до 1–0, 1 мм. рт. ст., то некоторые пиросмеси вообще перестанут гореть. Это подтверждает, что экзотермические процессы горения идут в основном в газовом (газокапельном) слое. Когда давление растет, зона высокой температуры придвигается к конденсированной фазе. Тому несколько причин, во- первых, увеличивается скорость реакций (ведь она пропорциональна, как вы помните, концентрациям реагентов), во-вторых, увеличивается теплопроводность газа. Когда же давление уменьшается, наблюдается противоположная картина.

Можно, таким образом, разделить процесс горения пиросмеси на эндотермические (идущие с поглощением тепла) стадии плавления, испарения и разложения окислителей (они происходят на поверхности твердой фазы) и экзотермические реакции в газокапельном слое.

Вполне очевидно, что:

1. Предварительно нагретые смеси могут гореть быстрее.

2. Лучшее измельчение ускоряет процессы.

3. Спрессованный (гранулированный) состав имеет меньшую поверхность и горит медленнее, но более равномерно, чем просто порошок.